[发明专利]利用光学三角测量法的光学测量装置

权利要求书

1.一种利用光学三角测量法的光学测量装置，其用于测量，相对于平面参考面(L)以及在与所述参考面基本垂直的方向，待测面(W)两个方向上的距离(d)和倾斜，所述待测面能够局部地类似于平面，其特征在于，其包括：

-光发射器装置(8)，其适于以给定的重复频率分别在第一波长范围内(Δλ_L)和第二波长范围(Δλ_W)内交替地发射两条光束(FL，F_W)；

-分束器装置(9)，其适于从每条单独的入射光束(FL，F_W)中生成若干条分开的平行光束(FL’，F_W’)，所述平行光束(FL’，F_W’)的数量至少为三条且按预定的结构分布；

-分光器(11)，其适于将每组入射光束(FL’，F_W’)分别导向两个与所述两个波长范围(Δλ_L，Δλ_W)相关的不同方向，所述分光器(11)相对于所述参考面(L)和待测面(W)侧向放置，以使得两组输出光束(FL’，F_W’)沿着长度基本相同的路径分别导入所述参考面(L)和待测面(W)，分别经反射(FL”，F_W”)后彼此会聚。

-光束组合器(12)，其适于收集来自同一入射光束的所述两组反射光束(FL”，F_W”)，并将其沿着同一光学输出路径交替地引导；

-用于接收每组所述输出光束(FL’，F_W”)的传感器装置(14)，所述传感器装置(14)包括光导发光传感器(15)：

·其数目少于或等于所述多光束的数目，

·其以与所述多光束的配置相关的配置方式放置，以使每个光导发光传感器(15)交替地接收两个光图像(16L，16_W)，所述两个光图像(16L，16_W)分别由两组交替的光束(FL’，F_W’)形成，且

·其适于传输(在20)代表所述两个光图像(16L，16W)的每一能量质心位置的输出信号；

-同步装置(17，18)，其用于在所述光发射器装置(8)发射的所述两条交替光束(FL，F_W)与在所述光导发光传感器(15)上形成的所述两个图像(16L，16_W)之间建立时间联系；

-用于处理所有由所述光导发光传感器(15)传输的所述信号的装置(17)，以提供有关所述待测面(W)相对于所述参考面(L)的位置和倾斜的信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器装置的每一传感器均是位置敏感(PSD)型光敏传感器，所述位置敏感(PSD)型光敏传感器适于传输代表由所述传感器接收的所述两个光图像的每一能量质心位置的两个输出信号。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信号处理装置适于分别提供关于相对于所述参考面，所述待测面距离的最佳估算和两个倾斜角的最佳估算的信息。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的装置，其中所述光发射器装置包括：

-至少一个光源，其在包含所述第一和第二波长范围的波带中发射单独的光束；以及

-光调制器，其适于随时间的变化，以预定的交替地隔离所述光束中第一和第二波长范围。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述频率周期为1至10kHz并且优选约2.5kHz。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述光发射器装置发射红光和/或近红外波长范围内的光。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，对于所述两个波长范围，在光束被导向所述参考面上的情况下约为600至630nm，在光束被导向所述待测面上的情况下约为670至1050nm。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述分束器包括屏，所述屏具有至少三个预先确定了形状的孔，所述三个孔以预定的并适合于被所述光束交替照亮的配置进行布置。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述分光器和所述光组合器为通过根据波长的折射和反射运行的静态光学组件。